關(guān)于硫化氫廢氣處理新方法研究

文_楊振宇 上海同濟(jì)環(huán)保咨詢有限公司

隨著工業(yè)化的發(fā)展，產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢氣排放，如果處理不當(dāng)則會造成一定污染?，F(xiàn)階段，人們的環(huán)保意識越來越強(qiáng)，針對這些廢氣已經(jīng)有了一些常見的廢氣處理方法，而一些新方法也在不斷地研發(fā)中。

1 硫化氫廢氣的危害

硫化氫是一種污染程度較高的廢氣，其密度比空氣略大，當(dāng)濃度超過1.5mg/m3時就會發(fā)出濃烈的臭雞蛋味道，如果濃度再提升200倍，就會麻痹人的嗅覺神經(jīng)，使人的嗅覺失靈。硫化氫是一種有毒物質(zhì)，當(dāng)人類從呼吸道將硫化氫氣體吸入時，很可能會發(fā)生中毒情況，低濃度的硫化氫會導(dǎo)致人的眼睛刺痛、流淚，也可能會嘔吐，出現(xiàn)肺炎、肺水腫等問題。當(dāng)人吸入高濃度的硫化氫時，后果會更加嚴(yán)重，有可能昏迷甚至窒息死亡。另外，硫化氫的急性中毒還會留下后遺癥，出現(xiàn)智力減退，頭疼等一系列的問題。在目前社會中，食品工業(yè)、石油精煉、垃圾處理、造紙等眾多工業(yè)生產(chǎn)都會產(chǎn)生硫化氫廢氣，尤其一些工業(yè)集中的地區(qū)，更是會產(chǎn)生大量的較高濃度的硫化氫廢氣，所以更要針對這些集中工業(yè)區(qū)，對硫化氫廢氣進(jìn)行科學(xué)高效的處理，以免其對人類安全及生態(tài)環(huán)境帶來危害。

2 硫化氫廢氣處理的一些新技術(shù)

2.1 化學(xué)吸收法

2.1.1 硫化氫的化學(xué)吸收

目前我國最常使用的硫化氫廢氣處理方法就是吸收法，工廠根據(jù)化學(xué)原理采取化學(xué)吸收法來處理硫化氫廢氣，工作人員在安裝好廢氣處理系統(tǒng)之后，可以將大量硫化氫氣體通過管道導(dǎo)入到大型吸收劑設(shè)備，之后在吸收劑中處理硫化氫的各個組分，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。具體使用的是常壓加熱下再生的方式進(jìn)行化學(xué)吸收，這種方式對于硫化氫廢氣的吸收率會高于物理溶劑。因?yàn)榱蚧瘹涫强扇苡谒?，呈酸性的水溶液在吸收之后所得到的吸收液會有再生問題，因此施工人員可以選擇氫氧化鈉等強(qiáng)堿溶液，或者是氨基酸鹽、磷酸鹽、酚鹽這些pH值在9～11之間的強(qiáng)堿弱酸鹽溶液進(jìn)行緩沖的。另外，二甘油胺、二甘醇胺等一些弱堿性的水溶液也可作為吸收劑，對硫化氫廢氣進(jìn)行吸收處理。

2.1.2 化學(xué)吸收法溶液的選擇

在利用乙醇胺溶液進(jìn)行化學(xué)吸收的時候，乙醇胺會和酸性氣體發(fā)生反應(yīng)，就會生成鹽類物質(zhì)，其在高溫下會解收，而在低溫下會吸收，這樣就可以有效除去硫化氫廢氣中的酸性氣體。因?yàn)橐掖及啡芤簝r(jià)格不貴，處理方式優(yōu)點(diǎn)顯著，穩(wěn)定性好且反應(yīng)快速，在處理之后也容易回收，所以在廢氣處理施工中可以得到廣泛使用。另外，工廠也嘗試選用氨水進(jìn)行化學(xué)吸收，這種操作較為簡單，因?yàn)榘彼畠r(jià)格低廉，工廠即在上海市就地取材。另外，雖然碳酸堿鹽溶液作為吸收劑進(jìn)行化學(xué)吸收可以對硫化氫中的酸性氣體進(jìn)行中和，但是在吸收過程中碳酸氨會演變?yōu)樘妓釟溻c溶液，會影響到吸收效率，所以該項(xiàng)目未使用碳酸堿鹽溶液。

2.2 物理吸收法

物理吸收法是選取吸收劑對硫化氫廢氣進(jìn)行處理的方式，一般情況下需要選擇有機(jī)溶劑進(jìn)行操作，可以有選擇性地吸收硫化氫廢氣，且操作流程較為簡單。因?yàn)槲锢砦辗▽θ軇┯休^高的要求，所以工作人員選擇溶劑較為慎重，要考慮到以下幾點(diǎn)要求，第一，溶劑的蒸汽壓不可過高，否則會使溶劑揮發(fā)，造成溶劑浪費(fèi)和丟失。第二，盡量選擇成本較低的溶劑，這樣可以節(jié)約資金。第三，選擇的溶劑必須具有較低的黏性以及吸濕性。第四，所選溶劑不要有腐蝕性。因?yàn)榱蚧瘹錃怏w在溶劑之中的溶解速度要比在水中快很多，所以可選擇碳酸丙烯酷、磷酸三定酷、甲醇等有機(jī)溶劑，均能產(chǎn)生很好地吸收效果。

2.3 吸附法

吸附法是吸收法的一種方式，工廠處理濃度較低的廢氣時，可采用吸附法。具體為使用多孔隙的物質(zhì)來處理硫化氫廢氣，一般常用的吸附劑為活性炭，分為顆?；钚蕴亢鸵瑲せ钚蕴?。在進(jìn)行吸附操作之前，工作人員準(zhǔn)備固定床吸附器作為吸附設(shè)備，先讓氣體流經(jīng)預(yù)凈化設(shè)備，之后再流進(jìn)吸附床層，這樣有效避免發(fā)生粉塵阻塞吸附顆粒的問題。研究表明，椰殼活性炭的脫除硫化氫的效果最好。對于相同的活性炭，水洗之后的脫硫效果比水洗之前好。同時活性炭的粒徑對效率也有影響，粒徑0.5～1mm時脫硫效果最佳。另外也可采用其他吸附劑，比如在處理時選用水合氧化鐵作為可再生吸附劑，當(dāng)水合氧化鐵與硫化氫氣體結(jié)合，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，起到脫硫的效果。溫度有時可以改變吸附的性質(zhì)。低溫時，常以物理吸附為主，溫度升高，活化分子數(shù)目增加，吸附可能轉(zhuǎn)為化學(xué)吸附為主。比如活性炭吸附法的操作，在有氧情況下發(fā)揮活性炭固體脫硫劑的催化作用。活性炭表層的醌酚基會與硫化氫起氧化反應(yīng)，使硫化氫變?yōu)榱?，從而將硫有效吸附?/p>

2.4 氧化法

通過氧化法可以將硫化氫氧化為單質(zhì)硫，在氣相中的操作流程是干法氧化法，而在液相中的操作則為濕法氧化法。其中干法氧化的典型方法是克勞斯法，這種方法主要是使用克勞斯焚燒爐對硫化氫進(jìn)行焚燒，將鋁礬土作為反應(yīng)催化劑，這樣硫化氫就可以氧化為二氧化硫，二氧化硫可以與剩余的硫化氫進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)，生成硫磺。采用這種方式要求硫化氫的初始濃度在15%以上，這樣才能滿足反映需求的熱量進(jìn)行氧化，其中反應(yīng)催化劑的使用量應(yīng)設(shè)定為反應(yīng)化合物的0.15%左右，反應(yīng)器溫度應(yīng)控制在605℃以內(nèi)，這樣可以避免催化劑結(jié)構(gòu)損壞。但是如果廢棄物中存在碳?xì)浠衔?，溫度則需要控制在480℃內(nèi)。此方法可以回收99%左右的氧化硫，處理效果較好。與干法氧化相比，濕法氧化的操作彈性較大，在常溫常壓和加壓下操作均可。

2.5 生物處理法

2.5.1 生物凈化法

近年來，研究硫化氫廢氣處理方法的人越來越多，除了常用的吸收法以外，也有更多的新處理技術(shù)興起。其中生物處理法就是近年來出現(xiàn)的新工藝，包括生物濾池以及生物滴濾池等。我國同濟(jì)大學(xué)、昆明理工大學(xué)等一些高校使用生物濾池對硫化氫廢氣處理進(jìn)行了研究，具體操作時硫化氫氣體會先從氣膜中擴(kuò)散到液膜中進(jìn)行溶解，之后硫化氫會受到濃度差的影響會，再次擴(kuò)散，進(jìn)入到生物膜之中，生物膜將會吸收其中的硫物質(zhì)，硫化氫也會在微生物細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行代謝，被分解為營養(yǎng)物質(zhì)及能源，最終成為單質(zhì)硫、亞硫酸等無污染物質(zhì)。運(yùn)用生物法處理硫化氫廢氣運(yùn)行費(fèi)用較低，操作難度小，是未來硫化氫處理技術(shù)的發(fā)展方向之一。另外，還可以使用生物活性炭法處理硫化氫氣體，這種方法可以將活性炭與微生物的處理性能融合在一起，其中的硫化氫能被吸附在活性炭之中，也可以在生物膜中進(jìn)行代謝，更提高了處理效果。生物滴濾法也是新興的硫化氫廢氣處理技術(shù)之一，是在生物滴濾池中填裝濾料形成濾床，讓過濾后的硫化氫進(jìn)入生物膜，從而在生物細(xì)胞中進(jìn)行代謝,具體原理同生物凈化法一樣，將硫化氫分解。這一方法中去除硫化氫的效率與污染物和生物降解速率有關(guān)，其與活性炭吸附中的物化吸附不同，主要是利用生物作用將硫化氫吸附并去除。在操作時，首先要準(zhǔn)備塑料波紋板填料、粗碎石、微孔硅膠不帶有吸附性的填料，然后對硫化氫進(jìn)行降溫和除塵的預(yù)處理，之后再依次讓硫化氫通過濾床、填料層，最終凈化后的氣體將會從濾床排出，不同于生物濾池，生物滴濾池在整個處理過程中需要添加營養(yǎng)液，這是這兩種工藝過程的主要區(qū)別。

2.5.2 生物處理法注意事項(xiàng)

生物處理法有幾點(diǎn)事項(xiàng)需要注意，第一，一定要保持生物濾池具有良好的透水性和透氣性，這樣可以提升生物降解速率。第二，可以選擇厚度在0.5～1m之間的泥炭、堆肥物質(zhì)作為濾料。第三，可以通過對循環(huán)液PH值的控制來使生物濾床達(dá)成反應(yīng)條件的要求，具體要在生物側(cè)濾床上加入硝酸銨、硝酸氫鉀或其他固體緩沖劑，讓填料表面形成生物膜，這樣之后廢氣從過濾床底部進(jìn)入后，就會被水溶解，最終被微生物所吸收，在體內(nèi)進(jìn)行代謝，分解為無害的水和二氧化碳。另外，在對低濃度硫化氫進(jìn)行生物凈化處理時，其會受到pH值、液體噴淋量、進(jìn)氣負(fù)荷氣體等因素的影響。例如，在進(jìn)氣負(fù)荷較小的情況下，微生物生物膜就可以對硫化氫進(jìn)行降解，但是如果進(jìn)氣負(fù)荷氣體不斷提高，凈化效率也會加快，當(dāng)負(fù)荷氣體達(dá)某一程度時，就會消耗掉表面的大量養(yǎng)分，那么填料中的生物膜所吸收的氧分就不足，也就不能有效地凈化硫化氫。這就說明此生物膜已經(jīng)達(dá)到極限，需要及時進(jìn)行培養(yǎng)。

3 硫化氫廢氣處理施工方法分析

3.1 項(xiàng)目介紹

2018年，本單位在開展上汽大眾發(fā)動機(jī)三廠廢水站廢氣治理方案項(xiàng)目中，為了處理硫化氫等廢氣的問題，進(jìn)行了廢氣收集和輸送系統(tǒng)系統(tǒng)的搭建，下面以該項(xiàng)目為例進(jìn)行簡要分析。項(xiàng)目地點(diǎn)位于上汽大眾發(fā)動機(jī)三廠廠區(qū)內(nèi)，由于廠內(nèi)在各廢水池頂加裝玻璃房，將廢氣引入廠房內(nèi)，所以直接抽取玻璃房內(nèi)的廢氣即可。其中廢水池總尺寸36000×9000×2500mm。收集原則：在相同換氣率的條件下，達(dá)到最佳的抽風(fēng)效果，既保證廢氣不外逸，確保周圍環(huán)境優(yōu)良，又能保持各車間內(nèi)操作區(qū)良好的通風(fēng)效果，保證所需的工作條件。該項(xiàng)目主要采用化學(xué)洗滌+生物濾池法進(jìn)行硫化氫廢氣處理，主要以安裝PP材質(zhì)管道、風(fēng)閥、玻璃鋼風(fēng)機(jī)、洗滌塔、生物濾池及各類泵為主。

該項(xiàng)目中硫化氫廢氣處理系統(tǒng)采取的處理原則：

（1）在確保功能可靠、工藝成熟的前提下，綜合考慮一次性投資與運(yùn)行成本之間的關(guān)系，既減少工程造價(jià)，又降低運(yùn)行費(fèi)用。

（2）系統(tǒng)中選用的設(shè)備和材料均保證質(zhì)量可靠、耐腐蝕、性能穩(wěn)定、操作方便、維修便捷。

（3）選用低噪音設(shè)備，避免噪聲污染。

（4）采用具有國內(nèi)外先進(jìn)水平的新技術(shù)與新材料。

3.2 硫化氫廢氣處理方法-生物濾池3.2.1 方法介紹

本單位針對廢水站廢氣主要采用了化學(xué)洗滌+生物濾池的處理工藝，化學(xué)洗滌塔占地面積小、處理效率高、維修便捷，可根據(jù)氣體濃度及性質(zhì)添加不同的吸附溶劑，滿足多成分廢氣處理。洗滌塔直徑為1200mm，塔高為4500mm，填料層高1000mm；廢氣污染物的吸收過程都在填料層進(jìn)行，填料層增大了傳質(zhì)吸收的表面積。廢氣和吸收液流速選在合適的范圍內(nèi)以防液泛。洗滌液濃度為恒定的堿液噴淋液。當(dāng)出現(xiàn)廢氣濃度較高時可通過堿液應(yīng)急加藥泵補(bǔ)充洗滌液的pH值，增加洗滌效果。洗滌液的更新通過定量更新洗滌液完成。洗滌液可循環(huán)使用，以避免水資源的浪費(fèi)。循環(huán)泵采用防腐材料，將液體從水箱輸送到吸收塔噴嘴。噴嘴采用螺旋形，以保證液體均勻分布在填料層的頂部。吸收液受重力作用向下流動并統(tǒng)一收集在水箱中。

生物濾池工藝耐腐蝕、性能穩(wěn)定、操作方便、維修便捷。其中生物濾池為模塊式，外殼采用玻璃鋼FRP制造，耐腐蝕尤其脂肪酸腐蝕，內(nèi)部碳鋼骨架并做防腐處理，保證池體具有足夠的強(qiáng)度和剛度，池體的外表面抗紫外線照射，滿足室外露天工作環(huán)境。生物反應(yīng)段采用有機(jī)和無機(jī)混合濾料，其通透性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好，具有吸附污染物和微生物生長的最佳環(huán)境，濾料配方中含有適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)分和緩沖劑來滿足適應(yīng)生物處理的要求。工作人員根據(jù)現(xiàn)場廢氣的特點(diǎn)及相關(guān)施工場地條件情況，選用生物濾池型號ZFBF5500，處理風(fēng)量為5500m3/h。系統(tǒng)主要包括廢氣收集和輸送、控制柜、廢氣處理系統(tǒng)、尾氣排放系統(tǒng)等部分。具體處理流程如圖1。

3.2.2 處理過程

工作人員先將收集后的廢氣通過PP管道輸送，通過玻璃鋼風(fēng)機(jī)提升壓力后，送入化學(xué)洗滌塔，廢氣自下而上穿過填料層進(jìn)行處理。為使吸收工藝達(dá)到最佳效果，洗滌塔內(nèi)通過增加填料層來提高氣液接觸。此后，經(jīng)過洗滌塔的廢氣進(jìn)入預(yù)洗池。預(yù)洗池與生物濾池為一體化設(shè)備，位于生物濾池的前端。預(yù)洗池中裝填有填料，設(shè)置循環(huán)洗滌系統(tǒng)，主要用于去除氣體中固體污染物、調(diào)節(jié)臭氣的溫度和濕度。工作人員根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試需要將調(diào)節(jié)了溫度和濕度的臭氣進(jìn)入生物濾池，在其中生物把致臭污染物降解成無臭的化合物。氣體首先進(jìn)入到位于生物濾池底部的空氣分布系統(tǒng)，然后緩慢地通過活性生物濾床，凈化后的空氣以擴(kuò)散氣流的形式離開濾床表面，經(jīng)頂蓋收集，尾氣通過排風(fēng)筒離地15m高空排放，實(shí)現(xiàn)廢氣的有效處理。

4 結(jié)語

近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，我國不斷進(jìn)行硫化氫處理技術(shù)的研究，硫化氫處理方法不斷進(jìn)步。但是，無論是生物法、化學(xué)法、吸附法還是新的處理方法都存在一定的缺點(diǎn)，所以還需要繼續(xù)研究，爭取將多種方法結(jié)合在一起，組合運(yùn)用，從而有效地處理硫化氫廢氣。